书目分类 出版社分类
中国评论学术出版社 >> 文章内容
广州的气候
陈世训 沈灿燊
引 言
气候是自然环境中的一个重要的因子,对于人类的活动有着重要而明显的作用。随着国家经济建设有计划地发展,广州城市建设和附近的农林水利规划都将蓬勃地展开,这就要求着对广州自然环境的瞭解愈详细愈好。我校设有气象观测场一处,每天进行三次观测。在解放后,所积累的气候资料基本上是完整的,加上中央气象局和地球物理研究所出版的气象资料,以及我校所保存的过去二十年的观测记録,如果能加以整理研究,对于说明广州气候的特点,还是够用的。为着供给有关部门在它实际业务中的参考,为着在教学上及科学研究上常常遇着需要这方面的资料,我们决定以“广州的气候”为研究题目,这就是写本文的动机和目的。
本文是根据已掌握到的资料,经过一番整理和统计,应用气象学与气候学的理论,加以分析研究,对广州气候的变化情况得出一些结论。有的部分因为资料缺乏,只能作理论上的说明。例如太阳辐射方面,我们是没有直接观测的资料,完全是根据理论计算来说明问题的。又如小气候方面,由于时间和设备都不允许我们有很多的资料来深入地进行研究。这些都是我们今后需要努力解决的问题。
1 影响广州气候的主要因素
广州是我国南方的一个大城市,位于东经113°17′,北纬23°8′,在北回归线的南方,北距北回归线只有35公里。由于所处的纬度较低,一年中太阳入射的高度角也就较大,最大为90°,最小也达到43°26′(冬至)。一年中太阳位于天顶有二个时间,一在六月十二日,一在七月一日,自四月二十五日到八月十八日,太阳高度角都在80°以上,估有近四个月。表1为广州一年中各月一日及十五日的太阳高度角。
从表1可见:广州每日正午时的太阳高度角自一月至六月逐渐增大,自七月至十二月逐渐较小,最大时太阳达到天顶,最小时也在43°以上。同时日出日没的时间,冬夏差异不大,也就是一年昼夜长短的差异很小。例如夏至的昼长为13时35分,冬至的昼长也达到10时43分,二者只相差2时52分,而北京却差到5时41分。
太阳辐射强度是随高度角而变的,与高度角的正弦成正比。在地面水平面上的太阳直接辐射强度与(这里原稿也错了)太阳高度角的关系(当高度角大于10°时)无论是一年中或一日中都是接近于直线关系。由于高度角和昼夜长短的变化都较小,这就使得一年中太阳辐射量的分配比较均匀,不像高纬地区那样在夏季得热太多,冬季又得热太少。
广州距南海很近,以和澳门的直线距离来看只有110公里,因此受海洋的调节作用是很大的,这主要表现在海洋气团侵入我国时,广州首当其冲,每年自四月到九月都可受海洋气团控制,形成湿度大和雨量多的主要条件。其次,由于海面蒸发强盛,对于调节夏季最高气温也起着一定的作用。拿通过市区的珠江为例就可看出水面蒸发,对调节最高气温是有很大影响的。珠江在广州市范围内的水面面积约占60平方公里,以夏季平均每日蒸发量3.5毫米计算,每日由蒸发而去的水量就有21万立方公尺。以蒸发一克水所消耗的热量为585卡计(以水温20°为准),那么每日所消耗的总热量就达到1228.5亿千卡。以每平方公尺大气温度升高1℃所需的热量为0.307千卡/克计,就可使广州市全面积1734公尺高的空气柱在一日内降低1℃。如果再把珠江下游的纵横河道和广阔的南海水面蒸发量计算起来,那就显然有很大作用的,所以广州夏季的平均气温并不很高,主要是受海陆分布的影响。
大气环流中的主要气流形式,对广州来说,就是季风环流。广州的季风指数达到71,可见季风是很强盛的。所以,夏季盛行暖湿的海洋变性气团,例如夏季盛行的北太平洋热带气团在广东接近地面的气温平均为30℃左右,比湿约为18克/千克,而冬季盛行的西伯利亚极地变性气团,在广东地面气温平均约为10℃左右,比湿为3-5克/千克。这样就形成了夏季多雨冬季乾燥的气候特征。
地形对于广州气候的影响也是很大的,这一点首先必须提到广东北部的南岭。南岭的高度虽然一般只有1000-1500公尺,但是形成一道屏障。从海洋流来的暖湿气团是容易越过的,但从北方大陆流来的乾冷气团就不容易越过,只能从一些山隘缺口才能流入。这一结果,使得岭南南部和北部的气候具有显着的差异,尤其表现在气温方面。以广州,曲江与衡阳三地为例,曲江几位于广州与衡阳间的中点,曲江与广州的纬差为1°47′,曲江与衡阳的纬差为2°1′。一月平均气温广州为13.2℃,曲江为10.8℃,而衡阳因位于岭北,却只有4.3℃。因此,曲江与广州的温差为2.4℃,平均每一纬度相差温度约为1℃,而曲江与衡阳的温差为6.5℃,平均每一纬度相差温度为3.0℃。如果拿絶对最低气温来看,广州虽为0.0℃,衡阳却为-5.9℃。
在另一方面,却又是相反的情况,那就是冬季寒潮对广州的威胁依然存在,结冰的现象仍可发生。寒潮侵入广州一般是具有两条路线,一条是经过南岭隘口循北江谷地流来,所以北江河谷是西伯利亚极地变性气团流入的一个很重要的通道。另一条是由南海循珠江三角洲的谷地流入的,这是由西伯利亚大陆或极地海洋循着海洋流来的一支变性冷气团。由于三角洲的地形比较平坦而开阔,一年中的寒潮,以从海上侵入的频率为最大。
此外,广州附近多为平原,虽然白云山位于市区的北部,但最高只不过382公尺,除了极暖湿的气团外,经常在凝结高度的下方,不容易形成地形雨,所以广州的地形雨是很少的。以广州和清远比较,清远距广州很近,距海又较广州为远,但清远平均年雨量得2400毫米,比广州多738.2毫米,主要是由于清远多地形雨。
由上所述,可见纬度位置,海陆分布,季风环流与地形是影响广州气候的四个主要因素。在这些因素相互作用的结果,使广州气候所具有的特点是:太阳高度角大因而辐射强度也大,冬夏季昼夜长短变化小而辐射量分配较均匀,水面蒸发旺盛,因而温度较差和缓,季风强盛使得冬夏季的雨量与风向有很大变化,冬季虽然温暖但絶对最低温度仍可达到零度,降雨量虽很多但地形雨却很少。
2 气压系统与风
广州位于东亚大陆的南部而近海,由于季风的特点,冬夏季的气候变化是很显着的。以盛行气压系统来说,冬季在极地大陆冷气团控制的南部边缘,经常位于亚洲东北部伸展的高压脊范围内,春季位于冷暖气团经常冲突的地带,夏季又经常在印度大低压槽伸展的范围内,秋季为冬夏的过渡形式。广州的年平均气压很接近标准值,表2为各月平均气压与年平均气压的较差(单位毫巴;大于年平均值为十,小于年平均值为一):
从上表可见,一年中最高气压发生在一月(个别年份发生在二月),比年平均值高出8毫巴以上,最低气压发生在七月(个别年份发生在八月),比年平均值也低到8毫巴。自一月以后气压渐次下降,以三月至五月下降较快。自七月以后,气压渐次上升,以九月至十一月上升较着。四、五月及十月为转换时期。
由于季风因素所引起的,冬季在大陆上有高压基地生成,所以大陆上多半有反气旋的发生与发展,同样在海洋上,气旋的活动又是和季风性低压基地相一致的。在大陆上的西伯利亚高压脊是向东南伸展到海洋上,大陆上移动性的反气旋,它的路径一般也是从大陆向东南方向移动而进入到海洋上与副热带高压相合的。广州冬季气压的增高就是受这些大陆反气旋控制的结果。
在夏季时,由于气温梯度的减小,气压动力变化的强度也就减弱,但季风因素却表现得更显着,尤其是大陆上季风性的低压基地大大发展,这就形成亚洲南部的印度低压。这时在西伯利亚东部和东亚上空,气旋频率还是很大的,使得印度低压区中的低槽向东北方向伸展,一直达到我国南部。广州夏季气压降低,主要是受印度低槽所控制。当然,由于空气增热,水汽压又大,对气压下降也是有影响的。
由高空500毫巴等压面一月、五月、七月、十月的絶对形势图可以看出,在五月及十月,高空气压场的改变最为显着。五月以后的高空气压场已与七月近似,具有夏季的性质,十月以后的高空气压场已与一月近似,具有冬季的性质。地面气压场的改变是受高空等高线场的改变所制约的,所以广州自四月至五月是属于冬季到夏季的过渡性气压型式,自九月至十月是属于由夏季到冬季的过渡性气压型式。气压场决定着气流场,广州一年中的盛行风向,基本上也是按照这种情况变化的。
广州在冬季时经常受极地大陆冷气团的影响,风向多北风。自十月以后至三月以前的半年以北风最占优势。在这几个月中,北风的频率为十月38%,十一月43%,十二月33%,一月39%,二月30%,三月29%。冷气团虽能达到广东,但速度已大见减小,所以广州冬季一般的风速并不很大,平均风速只在1.5-2.0公尺/秒之间,风力为0.28-0.50千克/平方公尺,其中最大风速发生在二月,为10.5公尺/秒,风力为13.8千克/平方公尺,属六级风。但在个别年份里,当强大寒潮侵袭时,风力也可达到八级到九级。
自四月至九月的半年中,广州常位于低压槽的范围内,这是由太平洋流来的热带气团和由印度洋流来的赤道气团都占有重要地位。在这期间,风向多为东南风及南风,如六月东南风频率占47%,七月占36%,但西南风的频率不大,这与珠江三角洲的地形是有关系的,因这一带的河道多为西北东南或南北流向,对于风向多少有变向作用。在个别年份里,东南风在二月即已盛行,如1955年自二月至八月都以东南风的频率为最大。由于夏季气压梯度较冬季为小,所以平均风速也较小,为1.5-1.8公尺/秒,风力只有0.28-0.41千克/平方公尺。但是由于夏秋间经常有台风侵袭广东沿海地区,风速可以急剧增大,一般最大风速为10公尺/秒,属六级风。但在1936年八月间最大风速竟达到36.0公尺/秒,风力大到162.0千克/平方公尺,属十二级风。一年中的台风季节为五月至十一月,以七、八、九三个月的频率最大。在1952年至1954年的三年中,侵袭广东及越南中北部的台风共有31次,计1952年13次,1953年9次,1954年9次。也就是说,在一年中一般达到八、九级的暴风日数,平均有6-7日,主要就是发生在台风季节里。
春秋二季,风向比较杂乱,以四月五月及九月十月为偏南风与偏北风的转换时期。春末夏初是气旋过境最多的时期,四月五月间的风向也最不规则,例如在1954年四月份的90次观测中,偏南风占24次,偏北风也占21次。
为广州各月平均风速与最大风速的比较,图2为广州全年及各月平均风向风速频率。
由于空气密度随高度而减小,下垫面摩擦也随高度而减小,所以风速一般是随高度而增大的。但风速随高度的变化主要还是与气层中水平温度梯度和水平气压梯度密切相关联的。广州上空在1000公尺以内各高度的最大风速以1954年及1955年为例,在100公尺高度为12公尺/秒,300公尺高度为15公尺/秒,500公尺高度为22公尺/秒,1000公尺高度为24公尺/秒。由于广州上空在冬季经常有稳定的气层存在,而夏季对流扰乱又很强,所以在一般情况下,上空的风速是冬季小于夏季。以1955年一月和七月在500公尺以内各高度的最大风速为例
风速的年变幅为最大月平均风速与最小月平均风速的比值。广州年变幅为1.3,即最大月平均风速大于最小月平均风速1.3倍,变幅并不算大。风速日变幅可用每日13时与21时(或19时)风速的比值表示。以1955年一月和七月的记録为例,一月每日13时的平均风速为1.4公尺/秒,19时的平均风速为1.3公尺/秒,比值为1.0,七月每日13时的平均风速为1.2公尺/秒,19时的平均风速为0.7公尺/秒,比值为1.7。可见在一日中的平均风速冬季大于夏季,但风速日变幅却夏季大于冬季,也就是说,夏季昼夜风速相差大,而冬季相差小。
3 气温与地温的变化
广州年平均气温为22.1℃,比北京要高10.3℃。各月的平均气温最高在八月,为28.7℃,(个别年份在七月),最低在一月,为13.2℃,(个别年份在二月)。夏季炎热,冬季温和是温度方面的一个特点。按每日平均气温计算,在一年中,22℃以上的有194日,10℃-22℃之间的有171日,没有10℃以下的(1915-1934年记録)。按五月候平均温度计算,22℃以上的有40候,10℃-22℃之间的有33候。如果以10℃以下的表示冬季温度,10℃-22℃之间的表示春秋温度,22℃以上的表示夏季温度,那么广州一年中没有冬季,春秋合占5.5个月,夏季占6.5个月。每年自四月二十日为夏季开始日期,十月三十一日终了。自十一月一日至次年四月十九日为春秋连续不分的季节。可见广州一年都是百花齐放的气候。现在把广州在一年中以5℃为间隔的各种温度的平均日数列于表4:
广州气候虽属温暖,但霜期仍然存在。絶对最低气温在5℃以下的日数,根据1951-1952年的记録平均每年有5-13日,出现的时间为一月,二月及十二月,以一月出现的频率最大,例如1955年一月就出现八日之多。实际有霜的日期虽然不多,但最大霜期的时间仍然是比较长,自十一月下旬到三月中旬都有发生霜冻的可能。表5是广州霜期日数(1911-1952年):
广州在一年中的最高气温发生在八月,最低气温发生在一月,秋温(十月)高于春温(四月)。自一月至八月气温逐渐上升,以三月至五月上升最显着,例如四月比三月增高30%,五月比四月增高也接近30%。自八月以后气温逐渐下降,以十月至十二月下降最显着,例如十一月比十月下降25%,十二月比十一月下降也接近25%。秋温高于春温,这情形原为海洋气候的特色,但广州陆性率仍达到46.7,不过因邻近海洋,又为低纬地区,湿度较大,大陆性程
度比较和缓而已。至于秋温高于春温,主要还是大气透明度对于太阳辐射的关系,因春季多云雨而透明度小,秋季多晴朗而透明度大,太阳辐射通量自然秋季大于春季。
广州气温年变幅(较差)为15.5℃,但絶对最高最低的气温较差还是很大的,见图3。絶对最高为38.0℃,絶对最低为0.0℃,较差达到38℃之多。各年的絶对最高气温多发生在七月和八月,絶对最低气温多发生在一月和二月。各月的絶对最高气温自三月至十一月都可能在30℃以上,絶对最低气温自十一月到三月都可能在5℃以下。图五为广州各月平均气温与絶对最高最低气温的比较。
陆性率为一地气候大陆性程度大小的指标。广州陆性率为46.7,就全国来说是比较小的,例如沿海地区的上海为58.0,天津为67.5,这说明广州虽然所处的纬度较低,但气候上受大陆的影响还是比较小的。因此,广州是属于海洋性气候,位于我国大陆性与海洋性分界的边缘上。
广州气温日变幅平均为春季6.9℃,夏季7.0℃。秋季9.1℃,冬季9.7℃,絶对值为春季15.0℃,夏季15.0℃,秋季18.0℃,冬季17.0℃。可见日变幅以秋冬为最大,春夏则较小,这是因为秋冬天气多晴朗,云雾稀少,白天太阳辐射仍不弱,夜间地面辐射又很快,日较差也因而加大。
在地温方面,根据中山大学1953年六月至1955年十月的观测记録,得到如下的结果:
(1)在30,40,60厘米深度的地温月平均温度以二月最低,七月最高,在80及100厘米深度也以二月最低,但最高则出现在八月。一年中变化的情况,以30厘米深度为例是自二月以后开始上升,至四月则急剧上升,自七月以后开始下降,至十二月则急剧下降。十二月至次年三月的温度在15℃以上,四月至五月与九月至十一月在20℃以上,六月至八月在30℃以上。
地温自浅层向深层的变化是分为两个不同的时期,在五月至十月的半年内地温是向深层递减的,在十一月至四月的半年内是向深层递增的。这种情况,显然是受太阳辐射的影响,土壤表层受热较快,愈向深层则受热愈慢。夏秋季地面温度高,浅层地温随之上升,然后热量渐次传达深层,所以深层温度较低,形成负递增。冬春季地面冷却,浅层散热比深层为快,形成正递增。温差是愈向深层愈减小,浅层则较大,也就是愈向上层,受地面温度季节变化的影响愈剧烈。例如30厘米深度为14.8℃,40厘米为14.2℃,60厘米为13.4℃,100厘米为11.4℃。图4为各种深度地温的年较差。
(2)地温在一日中的变化情况也是按深度而不同的。浅层是絶对值大,变幅也大,愈向深层则絶对值小,变幅也小。在30厘米深度地温日变化的情况几和气温日变化相似,40厘米深度地温以21时最高,比60厘米更深的各层地温几无日变化。图5为各种深度地温的日变化。
地面层草温与百叶箱内的温度是不同的,二者的差值随季节及天气状况而变。以冬季絶对最低温度来说,可以相差6-7℃。例如1955年一月十二日,百叶箱温度最低值为0.0℃,为广州几十年所少见的低温,同日地面层草温为-6.5℃,小池水面边缘已结成平均1/3厘米厚的冰块,而百叶箱中的湿球并没有结冰,可见二公尺高的气温与地温草温是有很大差异。
4 雨量变化与旱涝频率
广州纬度低而日照强,空气上升运动强盛,水体和植物的蒸发面积大,距离海洋又近,所以水汽压是很大的。而且又为春夏季的温带气旋与夏秋季的台风行径的范围。这些都是形成广州多雨的因素,无论是气旋雨,对流雨和台风雨都很多,地形雨则比较少。
广州的平均年雨量为1661.8毫米,在一年中的分配以夏季最多,春季次之,秋季又次之,冬季为最少,这原是东亚季风气候的特色。夏季占全年雨量的46.5%,春季占30.6%,秋季占13.9%,冬季占9.0%。自四月至九月为雨季,十月至三月为乾季。雨量的逐月分配,以六月为最多,平均得250-300毫米。个别年份发生在五月和七月,例如1955年五月得558.2毫米,七月得532.0毫米,而六月只得387.8毫米。十二月和一月的雨量是最少的,不足50毫米。
春季的降雨,多为气旋或锋面过境所致。这时海洋和大陆气团冲突的机会最多,南北水平温度梯度仍然很大,长江与珠江之间一带常有锋面活动,因此常有许多气旋?连续经过。所以春末夏初的季节,常有连绵大雨,这是广州雨量的主要来源,对于农业具有重大作用。
冬季时广州上空经常有很厚的稳定气层存在,厚度可达到3300公尺,湿度很小,存在的时间多为十一月下旬至二月中旬。这种在上空有稳定反气旋存在的现象,是很厚的一层空气整层地做下降运动。因为如此,所以广州冬季的晴日特别多,降雨的时间是很少的。当这种稳定层被破坏,天气就变。这里一般有两种情况,一种是寒潮侵入,可以形成冷锋天气,另一种是由印度缅甸一带的低槽带来大量的暖湿空气自西方高空侵入,可以形成半静止状态的暖锋天气,这些都是冬季降雨的主要来源。
除气旋雨外,热雷雨及台风雨也占重要地位,都以夏季为多,台风雨出现在秋季的也不少。广州平均每年自二月至十月都可能有雷雨发生,而以六、七、八三个月为多,其中又以七月为最多。全年平均雷雨日数为51.0日,而六、七、八三个月就有33.5日,占全年66%,也就是有半数以上的雷雨发生在夏季。春季的雷雨多为锋面雷雨,雷雨的频率小而降雨总量多。七八月间以热雷雨为主要,频率较大而降雨总量却较少。七八月的多雨,除雷雨外,显然是受台风侵袭广东沿海地区的结果。广州七月平均雨量达到251.3毫米,八月达到243.1毫米,而这两个月的絶对最大雨量都在 500毫米以上,可见受台风的影响是非常显着的。有时在一日间可得到很多雨量,例如1953年九月十九日得到143毫米,十月七日得到200毫米。各种雨量的比例,以气旋雨为最多,占总雨量的62%,台风雨占21%,对流雨占17%。大致自十二月至六月的降雨,以气旋雨为最主要,七、八、九、十四个月的降雨则以台风雨和对流雨占主要地位。在气旋雨中约有1/3属于锋面雷雨,如果把热雷雨和锋面雷雨合并计算,广州在一年中各种雨量的百分比有如表8,图6为广州各月雨量平均值与絶对值的比较。
广州雨量的絶对频率,以全年来说为143.5雨日,占有四五个月的时间,平均每二、三日就有一雨日。如果以最多雨日的年份来看,如1941年有180日,1942年有175日,雨日几占半年之多。最少雨日的年份,如1921年也达到120日。各月中雨日多少的变化,约与雨量是一致的,春夏季多而秋冬季少,例如最多为六月,平均为18.3日,十一月最少,平均为5.1日。若从个别年份来看,各月的雨日变化是很大的,例如由1912年到1943年的32年记録来看,六月份雨日超过20日的有11年,不到10日的有1年,二月份雨日超过15日的有7年,不到10日的有13年,这表示夏季多雨的六月与冬季多雨的二月不但雨日在各该季中是最多的,而且逐年的变化也大。在同时期的记録中,一月,十月及十一月都有雨日为零的,这些月份的雨日变化也是很大的。雨量的相对频率与絶对频率是一致的,以春夏季最大,为50-55%,也就是有一半日数是降雨的,秋冬季较小,为25%,也就是平均每隔四日可有一日降雨。
降雨频率与风向有密切关系,广州以北风的降雨可能性最大,南风及西南风则较小,普通有“南晴北落”的俗语,这情况在春夏季尤为显着。5-8月广州的北风降雨可能性占26%,南风只占7%,香港的北风降雨可能性占43%,南风只占15%,这说明华南一带北风降雨可能性是大的。
广州雨量密度以春夏季为大,冬季一概较小。这是因为春夏气旋中的冷锋面和夏秋的雷雨及台风都易形成暴雨。有时全月的雨量往往只是几次暴雨的结果,甚至于在一日间的最大雨量或可与月平均总量相等,甚且超过。例如广州1950-1955年间,一日中絶对最大雨量强度为1955年六月六日的279.9毫米,比该月多年平均值267.0毫米还超过13毫米。在一小时内的最大雨量为55.0毫米,10分钟内的最大雨量为25.5毫米。广州最大的月雨量也是很可观的,例如超过500毫米的有1914年七月的537.2毫米,1920年八月的540.0毫米,1918年八月的620.2毫米,1955年五月的558.2毫米及七月的532.0毫米等,这些月份的最大月雨量几占平均年雨量的三分之一。
雨量特别少或特别多为气候上的旱涝现象。旱涝不仅与全年总雨量多少有关,同时也与某季或某月总雨量得多少有关。有时年雨量距平并不很大,而季雨量或月雨量距平很大,同样发生旱涝现象。例如广州1955年的年雨量为2010.2毫米,超过多年平均年雨量1661.8毫米达348.4毫米之多,应属于涝年。当该年春季季雨量为614.3毫米,仍属常季,四月份雨量只得35.6毫米,仅及该月平均值157.9毫米的1/4.4,显然就行成了旱月。至于决定旱涝的客观标准,可用旱涝指数来表示。旱涝指数是实际年雨量与平均年雨量之差与年雨量标准差的比值。根据这方法计算广州的旱涝标准得到如下的结果。
常季平均占65-75%,旱涝季占25-35%。春季旱与涝的频率相等,也就是春季出现旱与涝有相同的可能性。夏季旱多于涝,但大涝的频率很大。秋季涝多于旱,大涝的频率也很可观。冬季旱与涝的频率相近。就农业来说,春季防旱与涝同样重要,夏季防旱与大涝以及秋季防涝都是值得注意的。
广州年雨量的相对变率平均为15.5%,最大为72.4%,这与我国华北及西北各地比较仍不算大。各季的相对变率,平均春季为24.8%,夏季为23.0%,秋季为39.4%,冬季为49.3%。最大相对变率春季为80.5%,夏季为68.9%,秋季为113.8%,冬季为176.3%。可见雨量可靠率是夏大冬小。但就农业来说,春季变率达到80%,也就是说春季雨量可以比正常降雨增大或减小80%,这对于农业的影响是很大的。
旱涝的发生是由雨量变率而起的,雨量变率又是大气环流反常的结果。在正常的情形,地球上纬向环流与各气团的经向交换之间是不断交替出现的。如果二者有反常的变动,例如纬向环流加强,经向交换就减弱,或经向交换加强,纬向环流就减弱等,这就发生大气环流反常的现象,同时也就发生反常天气,最显着地就是旱与涝或寒与暖。当在纬向环流减弱而经向交替加强的年份里,南北冷暖气团交换活跃,这时水平温度梯度加大,气压动力变化加强,锋面出现的频率也加大,气旋与反气旋的生成与发展也就大大加强起来。如果在气旋占优势的地区中,气压出现负距常,产生多雨天气,在反气旋占优势的地区中,气压出现正距常,又产生乾旱天气。例如广州1955年四月份出现气压正距常,这一月的平均气压较多年平均值大0.16毫巴,在3000公尺高空经常为高压所盘据,低压槽只出现4天,而1953年四月却出现11天,因而引起乾旱天气。由此可见,冬季夏季的冷热反常是南北气团交换强烈的具体表现,必须注意防旱涝的工作。此外,当南北气团交换减弱,夏季季风环流加强时,同样也将发生旱涝现象。在这情况下,华南夏季降雨大有减少可能,华北又将形成多雨天气。因此,水利与气象工作结合起来,对于防止旱涝危害具有重大意义。
5 湿度,蒸发量,云量与日照
广州的絶对湿度是夏季最大,秋季次之,春季又次之,冬季最小。夏秋季都比年平均值为大,冬春季则比年平均值为小,这当然是夏秋季海洋气团盛行,空中多水汽,而且蒸发又强烈的缘故。
广州年平均相对湿度为80%,空气的潮湿程度在全国来说是比较大的(北京只有55%)。一年中的变化情形同样是以夏季最大,冬季最小,但冬夏的差异却很小,也就是季节变化不很显着。例如最大为四月的86%及五月六月的85%,最小为十月及十一月的74%。相差并不太大。在春初时,海洋气团开始登陆,这时地面气温升高还不显着,以致空气特别潮湿,常常接近饱和状态,在阴暗地面和石柱上发生水汽凝结,常可连续若干日。相对湿度大对于人类的冷热感觉是有影响的,因为人类的冷热感觉并不是由于温度一个要素,而是温度湿度与风速三个要素综合影响的函数。例如在无风的情况下,温度17.8℃而湿度100%时的冷热感觉与温度20.7℃而湿度50%时是一样的。这就是说由于湿度加大,虽然温度并不很高,人类的热感觉却增加了。广州终年多湿,在春夏季时,如果空气稳静常感闷热难堪,所以在建筑上的通风问题是具有重要意义的。图8为广州各月平均相对湿度与最小相对湿度的比较。
广州位于低纬和近海,所以蒸发量是很大的。根据百叶箱外的记録,全年平均蒸发总量为1244.3毫米。自五月至十一月,每月平均总蒸发量都超过100毫米,自十二月至四月为65-85毫米,这显然是与温度及风速对于蒸发的影响相一致的。由于年雨量大于年蒸发量,所以地面径流量也是丰富的。单以广州范围内所产生的年径流量,平均来说,就有9600万立方公尺的水量。但是雨量与蒸发量的比值是随季节而不同的,春夏季为正值,秋冬季为负值,因此径流量也以春夏季为最大。
广州的年平均云量为6.2,以冬春季多而夏秋季少,这是因为冬春季温度低而气旋又多,夏秋季虽然水汽多对流强,但因日照强温度高,除降雨时期外,天空多片碎云块,如积云与碎积云等,云的厚度虽然大,但云量并不很多,尤其是秋季较为乾燥,云量更少。表十六为一年中各季的平均云量,表十七为一年的晴阴日数:
云量与日照有密切关系,云量多则日照时数少。广州全年日照时数平均为1882.8小时,日照率为43%,可见日照率并不大,与我国西北各地一般在60%左右的日照率相比较相差较远。日照的年变化以四月最弱,为83.9小时,日照率只有22%,以七、八、九、十、十一五个月为最强,各为200小时左右,日照率达到50%以上。就一般来说,春季为28%,夏季为49%,秋季为58%,冬季为35%,恰与云量的季节变化相反。图9为广州各月平均日照和平均云量。
6 结论
广州为亚热带季风性气候,季风指数是很大的,虽然年平均温度在20℃以上,但冬夏季无论是温度,雨量与风等都有显着的变化。夏季热湿而多雨,冬季温凉而乾燥,但冬夏的湿度差异并不很大。气温平均年较差为15.5℃,但絶对年较差却达到38.0℃。日较差平均为6-10℃,絶对值达到15-18℃。从平均温度上看,是没有冬季,但从絶对值看却有平均为11日的冬季温度。虽然温度较差仍不少,但受海洋气团的调节作用是很显着的,这表现在夏季絶对最高气温并不很高,比同纬的梧州和龙州,高纬的桂林,长沙和武汉等地都低。所以,从陆性率来看广州是属于海洋性气候,不过受大陆的影响较大而已。百叶箱中的气温与地面草温的差值随季节及天气状况而不同,一般是夏季为1℃-2℃,最大可达3.5℃,冬季为2℃-4℃,最大可达6.5℃,所以在冬季晴朗天气中,如果在19时的百叶箱温度降到5℃以下,就必须严密预防霜冻。
雨量以夏季为最多,约占年雨量的一半,冬季只占十分之一。一年中有三分之一到二分之一的日数为雨日,有半年的时间为阴雨天气,所以雨量较多。太阳辐射通量虽大,但日照时间却少。雨量强度很大,最多雨月份的雨量有时可占全年雨量的三分之一,甚至于一半。一日间的最大雨量有时可与月平均总量相等。春夏气旋和夏秋台风的频率与旱涝的关系很大。如果春夏气旋频率减小,必形成春旱,频率增大又会形成春涝。同样夏秋台风频率减小,必形成秋旱,频率增大又会形成秋涝,这在农业上都是很重要的。因此,春秋季的防旱与防涝比夏季更为重要,这由四月和九月最大最小雨量之差就可看出。四月最大为397.7毫米,最小为15.5毫米,相差25倍,九月最大为356.3毫米,最小为21.6毫米,相差17倍。当冬夏季冷热反常时,这是南北气团交换强烈的表示,雨量变率将会加大,旱涝也就容易发生。如果夏季偏南风过强,须注意防旱,过弱又须注意防涝。降雨与风向的关系以偏北风的降雨频率最大,在春夏季节当偏南风盛行吹之后,如果一转为偏北风就有很大的降雨可能性。冬季寒潮爆发时也常致雨。十月、十一、十二月和一月这四个月的变率是很大的,最小时可完全无雨。
台风和雷雨的盛行也是气候上一个显着的特点,台风盛行于七、八、九月,雷雨盛行于六、七、八月。台风造成的最大风速可以达到12级,造成的暴雨一日间可以接近300毫米。平均一年中台风中心路径接近广州的为6-7次,雷雨日数平均为51日。冬夏季风向的转变接近180°,一般以四五月和十月为转变时期,大陆气团控制的时间较长,占有半年之久,海洋气团控制的时间只占四个月。
在农业生产上,广州具有优越的气候条件,四季都可耕种。可能遭遇到的有害天气主要是暴雨,乾旱和强风,但对于耐寒力弱的热带作物来说,寒冻却成为最重要的威胁。自四月至九月都有发生暴雨的可能,乾旱虽四季都可能,但以春秋最重要,强风主要是在台风季节,寒冻可能发生在十一月下旬到三月中旬。由于冷空气密度较大,当冬季冷气团侵入时,低洼地的温度较坡地为低,易受霜冻。北江与珠江口都是寒潮通道,更应加强防寒措施。
几种气候要素的絶对值,如气温为0.0℃,日雨量为280毫米(相当于6440万立方公尺的水量),时雨量为55毫米(相当于1155万立方公尺的水量),10分钟雨量为25.5毫米(相当于586.5万立方公尺的水量),风速36公尺/秒(相当于风力162公斤/平方公尺)等,虽然出现的频率很小,但在农林,水利及建筑的规划上,是须要慎重加以考虑的。
(原载:中山大学学报自然科学版,1956。)